非培养手段分析珠江口淇澳岛海岸带沉积物中的古菌多样性

利用古菌16SrDNA特异引物对珠江口淇澳岛海岸带沉积物中古菌的多样性及垂直分布特征进行研究。结果表明珠江口淇澳岛海岸带沉积物中古菌多样性丰富,大部分为新的不可培养古菌;泉古菌在整个沉积物柱中是优势菌群,约占81%;古菌多样性随沉积物深度增加而增加,区系结构也随深度变化而呈现出明显的不同,在表层沉积物中,88%的序列属于Ⅰ型海洋泉古菌(MGⅠ),而在中层和底层检测到的古菌序列大部分与不可培养的富含甲烷的环境序列有最高的同源性,并且有15%的克隆子序列属于甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷微菌目(Methanomicrobiales)。QC-PCR结果表明珠江口淇澳岛海岸带沉积物中古菌含量丰富[(1.93±0.60)×106~6.45±0.25×10716S rDNA拷贝/g],呈现随深度增加含量增加的趋势。     

黄河三角洲泥质沉积区表层沉积物古菌分布特征

通过古菌16S rDNA 基因文库技术, 在黄河三角洲泥质沉积区6 个站位共获得568 个克隆, 经处理得到73 个OUTs(Operational Taxonomic Units), 在此基础上进行系统进化树以及统计学分析。结果显示, 在本次研究的6 个站位的表层沉积物中, 古菌序列均来自于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota): 其中以Marine Crenarchaeotic Group I(MGI)为主, 仅含少量的Miscellaneous Crenarchaeotic Group (MCG), Marine Benthic Group B(MBGB)等其他种属。研究结果表明, 6 个不同站位的沉积物中只有5 个古菌类群, 群落分布较为均匀, 多样性不高。研究结果揭示了黄河三角洲表层沉积物中古菌横向分布特征, 并为今后在黄海区域开展古菌生态学研究提供了数据信息, 特别是在当前古菌研究主要集中在深海区域的背景下, 对相应的近海区域古菌研究具有一定的参考意义。     

浮游有孔虫壳体重量的古海洋学应用

海洋沉积物中浮游有孔虫壳体重量同时受到上层海洋钙化过程和深海碳酸钙溶解作用的影响，是一种潜在的古海洋代用指标。基于全球大洋表层沉积物的指标现代过程校准，发现当深海碳酸根离子饱和度<20μmol·kg^-1，溶解作用开始显著影响浮游有孔虫壳体重量。易溶种的壳体重量对碳酸根离子饱和度的响应更加敏感，可以作为可靠的深海碳酸根离子饱和度代用指标。当深海碳酸根离子饱和度>20μmol·kg^-1，浮游有孔虫壳体重量可反映其钙化程度。基于该指标的古海洋学研究揭示了冰期旋回中浮游有孔虫钙化过程主要响应海水碳酸盐系统和温度变化；上新世以来太平洋深海碳酸根离子饱和度演化主要受控于海平面、南大洋冰盖/海冰和全球温盐环流变化。浮游有孔虫壳体重量指标为探索海洋碳循环演化提供了有力工具。     

大洋表层沉积物中甲烷代谢古菌群落的组成及分布特征

海洋沉积物中的甲烷代谢微生物是甲烷循环的关键参与者,其代谢过程对大气甲烷浓度及全球气候变化具有显著影响,研究其在全球大洋沉积物中的组成及分布特征是探究微生物介导甲烷循环的基础。采用焦磷酸454高通量测序测定甲烷代谢保守功能基因mcrA(Methyl coenzyme–M reductase A)分析全球大洋沉积物中甲烷代谢微生物群落的组成和多样性;结合荧光实时定量PCR技术检测了古菌和甲烷代谢古菌的丰度分布特征。与其他海洋生境对比,大洋沉积物中甲烷代谢古菌群落结构单一,大西洋和印度洋的α多样性指数显著高于太平洋(p<0.05)。在大洋沉积物样品中鉴定到3个目的甲烷代谢古菌,即甲烷杆菌目(Methanobacteriales)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)和甲烷微菌目(Methanomicrobiales),其中甲烷微菌目占绝对优势,并主要由一簇未知类群(暂名Oceanic Sediments Dominant group,OSD group)组成。大洋沉积物的古菌16S rRNA基因丰度(湿重,下同)平均为8.81×10⁶ copie...     

东太平洋海隆深海热液区沉积物古菌多样性分析

采用PCR-RFLP方法对东太平洋海隆深海热液区3个站位沉积物中的古菌多样性进行了初步研究.结果显示,从古菌16S rRNA基因文库中随机挑取的296个阳性克隆分属奇古菌门（Thaumarchaeota,47.64%）、广古菌门（Euryarchaeota,44.93%）、泉古菌门（Crenarchaeota,6.77%）和未分类古菌（0.68%）,其中优势菌群为奇古菌门的亚硝化侏儒菌属（Nitrosopumilus,35.47%）和广古菌门的热原体纲（Thermoplasmata,27.03%）,DHVE3、DHVE5、DHVE6、MBGB和MBGE类群在沉积物样品中也均有发现.另外,3个站位沉积物中古菌类群组成存在差异,S5-TVG1站位样品文库的97个古菌克隆分属奇古菌门（49.48%）、广古菌门（49.48%）和泉古菌门（1.03%）,S14-TVG10站位样品文库的103个古菌克隆由奇古菌门（84.47%）和广古菌门（15.53%）组成,S16-TVG12站位样品文库的96个古菌克隆包括广古菌门（71.88%）、泉古菌门（19.79%）、奇古菌门（6.25%）和未分类古菌（2.08%）.研究结果表明,东太平洋海隆深海热液区沉积物中古菌多样性丰富,存在着许多新的古菌菌群;不同站位古菌菌群结构以及多样性存在差异,这与其所处环境的热液活动密切相关.     

南海北部陆坡神狐海域HS-373PC岩心表层沉积物古菌多样性

利用分子生物学技术分析南海北部神狐海域天然气水合物潜力区HS-373PC岩心表层沉积物中古菌多样性,从沉积物中提取总DNA并扩增古菌16SrRNA基因序列,对克隆文库进行系统发育分析。结果显示所有古菌序列均属于泉古菌(Crenarchaeota)和广古菌(Euryarchaeota)。其中泉古菌以C3为主要类群,另有少量序列属于Marine Benthic Group(MBG)-B,MBG-C,Marine Crenarchaeotic Group I(MGI),Marine Hydrothermal VentGroup(MHVG)和Novel Group of Crenarchaea(NGC);广古菌以MBG-D为主,其它序列分别属于UnclassifiedEuryarchaeotic Clusters-1/2(UEC-1/2)。     

渤海中部水域表层沉积物中硫酸盐还原菌的丰度分布

硫酸盐还原菌(SRB)的丰度是金属在海水和海洋沉积物中腐蚀速度的一个重要指标。2006年12月10-13日对渤中海域表层沉积物中SRB的丰度分布进行了调查。检测结果表明,各站表层沉积物SRB的丰度按大小排序为BZ28-2S-CEP-BH2站>BZ28-2S-SPM站>BZ28-2S-CEP-BH1站,SRB的平均丰度为1.02×102个.g-1(湿样)。     

七连屿海域表层海水及沉积物重金属环境质量评估

为研究七连屿海洋环境质量状况,于2017年8月在七连屿海域布设20个采样站位,共采集到22个表层海水样品及6个表层沉积物样品,通过原子吸收分光光度计及原子荧光分光光度计测定海水及沉积物中重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、As、Hg)的含量,采用单因子评价法、综合污染指数法及相关性分析对水质重金属污染程度进行研究,并采用单因子评价法及Hankanson潜在生态风险指数法分别对沉积物质量及沉积物中重金属潜在生态风险进行评价。结果表明,2017年七连屿海域表层海水重金属含量CZn>CPb>CAs>CCr>CCu>CCd>CHg,部分站位海水铅含量超一类海水水质标准,但是综合污染指数小于1,该调查海域表层海水属于清洁型;海水中Zn-As、Cr-Cd含量之间存在显著负相关关系,此两组元素存在明显异源性;该调查海域表层沉积物重金属含量均符合第一类海洋沉积物质量标准,沉积物重金属对海洋生态系统仅存在轻微生态风险。     

南极罗斯海表层沉积物GDGTs含量 分布及其环境意义

通过分析罗斯海15个表层沉积物中甘油双烷基甘油四醚(Glycerol Dialkyl Glycerol Tetraethers,GDGTs)的含量与分布,探讨了各种GDGTs来源及TEX₈₆指标的环境意义。结果表明:表层沉积物中GDGTs总含量为93.67~2 663.37 ng/g,其中类异戊二烯GDGTs(IsoGDGTs)占90.33%~98.56%,远高于支链GDGTs(BrGDGTs)。类异戊二烯GDGTs与支链GDGTs具有显著的耦合关系(R²=0.88,p<0.01)。沉积物中的IsoGDGTs主要来源于海洋奇古菌,BrGDGTs主要由海洋水体和沉积物中原位细菌所产生。应用TEX^L₈₆公式估算研究区SST,与WOA夏季表层温度呈现较好的线性关系,表明TEX^L₈₆指标在罗斯海具有适用性,可作为重建古海洋温度的替代指标。     

长江口表层沉积物中可培养有机解磷菌多样性特征

为研究不同水文条件下长江口邻近海域表层沉积物中可培养解磷细菌的多样性,选择此海域20个站位,针对2017-02(枯水期)、2017-05(平水期)和2017-07(丰水期)取得的表层沉积物,利用卵磷脂选择性培养基筛选解磷菌。结果表明,从长江口表层沉积物中筛选获得的572株可培养有机解磷菌,分属于Firmicutes,Proteobacteria和Actinobacteria中19个属80个种。其中,从2017-02样品获得136株好氧解磷菌,优势属为嗜冷杆菌属(Psychrobacter),占比69.85%;从2017-05样品中获得123株好氧解磷菌,12株兼性厌氧解磷菌,优势属为芽孢杆菌属(Bacillus),占比54.81%;从2017-07样品中获得100株好氧解磷菌,201株兼性厌氧解磷菌,优势属为弧菌属(Vibrio),占比87.71%。同时平板解磷能力相对较强的菌株也主要为优势种属Psychrobacter和Vibrio。通过Shannon和Simpson多样性指数分析,发现解磷菌多样性程度为春季冬季夏季。实验结果表明,长江口表层沉积物中可培养有机解磷菌多样性丰富,同一区域内沉积物中的有机解磷菌群落结构存在季节差异。长江口表层沉积物中丰富的有机解磷细菌的存在必将是磷循环重要的参与者,可能在区域物质循环和环境问题中发挥了重要的作用。     

古海洋学的回顾与前瞻(二)

三、古海洋学的主要成就2.海洋化学环境的变化洋底沉积物的地球化学研究,可以有助于阐明海洋的化学环境,表层生物生产力(肥力)以及表层和底层环流的变化,在海洋地球科学上具有十分重要的意义.(甲)方解石补偿深度(CCD)及CaCO_3含量的变化 CCD指进入海底的CaCO_3供给量被溶解量所平衡的水深,它是洋底钙质沉积物与非钙质沉积物间的岩相界线.CCD的水深是CaCO_3供给率与溶解率的函数,受多种因素的影响,如上层海水的肥力、深层海水的碱度、CO_2含量,以及海水与沉积物界面上的水流流速等,是一个复杂的问     

深海沉积物早期成岩过程中的Ba循环及其古海洋环境意义

深海沉积物蕴藏了丰富的古海洋环境变化信息.利用沉积物中的某种替代指标,有效地恢复古海洋环境变化历史是海洋地球化学家和古海洋学家致力研究的课题.海洋系统中Ba元素的地球化学行为及其与古海洋环境的关系研究表明,深海沉积物中Ba元素的丰度和变化特征能够很好地揭示古海洋环境变化信息.根据海洋系统中Ba元素地球化学研究的最新进展,系统归纳了深海沉积物中Ba的来源、富集相态及其在早期成岩过程中的行为,并在此基础上,探讨了沉积物中Ba元素丰度变化特征与古生产力和沉积物中甲烷释放通量的关系.     

海洋古菌的研究进展

近些年来 ,随着科学研究手段的进步和技术水平的提高 ,海洋生态学研究取得了若干重大突破 ,并导致了一系列新认识、新发现 ,正在推动着学科的迅速发展 ,并影响着相关学科的发展。海洋超微型生物生态学就是一个十分活跃、正在崛起的新领域。Ｗａｔｅｒｂｕｒｙ在１９７９年发现聚球藻（Ｓｙｎｅｃｈｏｃｏｃｃｕｓ）和Ｃｈｉｓｈｏｌｍ在１９８８年发现原绿球藻（Ｐｒｏｃｈｌｏｒｏｃｏｃｃｕｓ） ,大大改变了以往人们对海洋初级生产者结构的认识。而９０年代海洋浮游古菌的发现与确认改写了早期认为古菌只存在于极端环境的论断 ,并由此产生…     

海洋沉积物含水率对部分碱金属及碱土金属元素含量的影响及意义

利用电感耦合等离子体光谱仪(ICP-AES)对海洋表层沉积物及上覆海水、海洋沉积物国家标准物质、陆地的水系沉积物及土壤国家标准物质进行检测以对比海洋沉积物含水率对部分碱金属及碱土金属元素分析结果所造成的影响。结果显示海洋沉积物含水率对钠离子影响最大,往往有超过50%的钠离子来自其中所含海水的贡献,而海洋沉积物含水率对钾、钙、镁的影响则较为微弱。因此,研究海洋沉积物化学组分时有必要考虑其所含海水对钠含量的贡献,以期达到不同海洋沉积物化学组分的可比性。     

近海沉积物与水体中天然大分子聚合物降解菌的原位富集与多样性分析

本研究选取5种海洋动植物大分子高聚物或其天然组织，包括虾壳、鱼鳞、海带叶片、几丁质和壳聚糖，分别在海水表层和沉积物环境中进行富集，定期取样，通过高通量测序分析菌群多样性。结果发现，不同有机物原位富集的细菌多样性存在较大的差异，而且同种底物在海水表层与沉积物中的降解菌菌群差异较大。从物种多样性看，在海水表层环境中富集的鱼鳞样品种群最丰富，而沉积物环境中富集的海带叶片样品菌群多样性最低，除其优势菌群为热袍菌门外，其他所有富集物中优势菌均为变形菌门。其中脱硫杆菌科、黄杆菌科、脱硫弧菌科和弧菌科占有较大比例，脱硫杆菌科在所有样品中优势较大，黄杆菌科在海水表层环境样品中为优势菌群，弧菌科在沉积物样品几丁质和壳聚糖样品中占比较高。本研究通过对同种海洋环境中不同富集样品之间以及同种底物不同环境中富集菌群之间的比较，分析结果得到了原位条件下参与大分子聚合物降解的菌群种类，但有待于在更多不同的海域富集物中进行验证。     

海洋表层沉积物再悬浮的诱因及其对生源要素循环的影响

颗粒物质在向海底沉降的同时,在自然因素、生物扰动以及人为因素等作用下,海洋表层沉积物会再悬浮,从而引起生源要素在海水和沉积物中的再分配,进而对生物食物网、初级生产力产生影响。特别是在陆架边缘海,由于海水较浅,再悬浮剧烈,对生源要素的垂直转移及其生物地球化学过程影响严重,由于再悬浮的诱因很多,过程复杂,所以定量研究表层沉积物的再悬浮还有很多困难。作者将主要对表层沉积物再悬浮的诱因及其对生源要素循环的影响进行总结归纳,以期促进这方面的研究。     

辽河口沉积物中古菌和细菌群落结构分析

本研究旨在了解辽河口表层沉积物中古菌和细菌的群落结构组成、多样性及其与环境因子之间的相关性。采用构建古菌和细菌16S rRNA基因文库的方法，应用Illumina Miseq测序技术进行序列分析。结果表明:辽河口表层沉积物中细菌多样性高于古菌多样性，近岸细菌和古菌多样性高于远岸，即河相区（0.8~7.04）细菌多样性高于混合区（13.1~20.7）和海相区（24.2~31.5）；主要古菌群落为奇古菌门（Thaumarchaeota，72.73%）和广古菌门（Euryarchaeota，25.05%），其中泉古菌门（Crenarchaeota，0.001%）只在河相区站位被发现；细菌群落组成中变形菌门（Proteobacteria，61.94%）为该河口的优势菌群，其次为拟杆菌门（Bacteroidetes，11.21%）和酸杆菌门（Acidobacteria，5.59%），其他门类如蓝藻门（Cyanobacteria，3.03%）等比例较小。与环境因子的冗余度分析表明:影响表层沉积物中古菌群落分布的主要环境因子依次为氨盐、泥、酸碱度、盐度、电导率和砂，而细菌群落的分布主要受到溶氧、泥、砂、黏土和总磷的影响。由此可见，不同环境条件下微生物的群落结构存在空间异质性，不同微生物对同一环境条件的响应亦不同。     

南海三沙永乐龙洞古菌群落结构与多样性特征

海洋蓝洞作为一种独特的海洋地貌单元,洞内的生物群落结构与生态系统特征一直是国内外同行学者关注的热点问题之一。南海三沙永乐龙洞是世界上最深的海洋蓝洞(300m),其独特的生态特征更为引入瞩目。本研究以古菌16S rRNA基因序列为目标,采用Illumina高通量测序技术对西沙永乐龙洞内水体与沉积物中的古菌群落结构进行了研究。结果表明,本研究所获得的古菌类群可归为4门、21纲、29目、42科、45属,广古菌和奇古菌是丰度最高的两种古菌。龙洞内表层水体中古菌群落多样性与洞外水体相差不大,但随深度增加,洞内古菌群落多样性显著降低,深水层古菌群落结构与浅水层差异显著。龙洞内沉积物中的古菌生存环境与水体差异巨大,为大量特殊物种提供了生存空间。侧壁沉积物中的古菌群落多样性随深度增加显著降低,而150m平台处古菌群落多样性则远高于侧壁沉积物。水温对龙洞内水体中的古菌群落结构具有显著影响(P0.01)。研究结果显示永乐龙洞古菌群落有很高的多样性,其垂向分布与洞内环境多要素的变化密切相关。本研究对认识三沙永乐龙洞内的生态系统特征有显著意义。     

厦门东渡港疏浚沉积物的吸附和溶出研究

海洋沉积物中金属的溶出和吸附的研究对了解金属在海洋中的行为和污染问题,有重要的意义。本文从动力学角度研究了厦门东渡港疏浚沉积物中重金属的溶出和富集,考察了沉积物—海水间重金属的交换作用。     

近海海洋酸化对痕量元素在沉积物-海水界面处生物地球化学特性的影响研究

痕量元素在海洋环境中不仅能够密切参与物质循环,显著调控生命代谢,有些情况下还会对浮游及底栖生物产生抑制和毒害,是海洋系统中具有重要生物地球化学作用的“双刃剑”。工业革命以来,海洋不断吸收大气CO₂使得海水pH和碳酸根浓度持续下降,在全球范围内都出现了海洋酸化的现象。海洋酸化作为新的环境胁迫打破了痕量元素在沉积物-间隙水-上覆水中既有的平衡态势,导致痕量元素在海洋环境中的生物地球化学特性变得更加复杂和不确定。本文从痕量元素在沉积物-海水体系中的赋存形态与交换过程入手,探讨了海洋酸化条件下痕量元素在沉积物-海水体系中的扩散迁移与再平衡行为,分析了由此产生的生物毒性效应和生物可用性影响。最后,对海洋酸化与多种环境条件、多种污染物联合作用所导致的与痕量元素相关的生态效应研究进行了展望,以期为未来海洋酸化与痕量元素协同研究提供有意义的科学参考。